velocidad del sonido

SONIDO
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EL SONIDO
INTRODUCCIÓN
¿QUÉ ES EL SONIDO?
ELEMENTOS
CUALIDADES
TIPOS DE SONIDO
¿CÓMO OÍMOS?
INTRODUCCIÓN
El mundo material que nos rodea se
estructura en función de dos términos:
materia y energía.
Ahora abordaremos la forma más habitual
de propagación de la energía en la
naturaleza: las ondas y, en particular, la
propagación de las ondas sonoras en los
diferentes medios materiales, que más
adelante llamaremos “SONIDO”.
Los fenómenos ondulatorios que podemos
encontrar a nuestro alrededor son
numerosos, pero, los más frecuentes son
el sonido y la luz (que a diferencia de las
ondas sonoras, puede propagarse por el
vacío).
¿QUÉ ES EL SONIDO?
El sonido es una sensación, en el
órgano del oído, producida por el
movimiento ondulatorio en un medio
elástico (normalmente el aire), debido
a cambios rápidos de presión,
generados
por
el
movimiento
vibratorio de un cuerpo sonoro.
ELEMENTOS O FACTORES PARA QUE
EXISTA SONIDO
1. Una fuente de vibración mecánica, llamada
fuente sonora
Ejemplos:
DIAPAZÓN
PLATILLOS
BATERÍA
GUITARRA
2. Un medio elástico a través del cual se
propague la perturbación, es decir, la
onda sonora (sonido).
Dicho medio puede ser el agua (líquidos),
el aire (gases), y los metales (sólidos)
3. Según los fisiólogos para que exista
sonido es necesaria la presencia de alguien
que lo reciba, es decir un receptor u
observador de sonido.
En la escena anterior la persona, a través
del sentido auditivo, recibe el sonido emitido
por la campana, dicho sonido se propagó en
el aire.
CUALIDADES DEL SONIDO
TONO
INTENSIDAD
TIMBRE
TONO:
El tono de un sonido depende
únicamente de su frecuencia, es decir,
del número de oscilaciones por
segundo. La altura de un sonido
corresponde a nuestra percepción del
mismo como más grave o más agudo.
Si a y b representan dos sonidos
El tono del sonido b es mayor que el tono del sonido a
Cuanto mayor sea la frecuencia, más
agudo será el sonido.
Esto puede comprobarse, por ejemplo,
comparando el sonido obtenido al
acercar un trozo de cartulina a una
sierra de disco: cuando mayor sea la
velocidad de rotación del disco más
alto será el sonido producido.
INTENSIDAD:
La intensidad de un sonido viene
determinada por la amplitud del
movimiento oscilatorio, subjetivamente,
la intensidad de un sonido corresponde a
nuestra percepción del mismo como más
o menos fuerte. Cuando elevamos el
volumen del radio a una música, o el
volumen del televisor, lo que hacemos es
aumentar la intensidad del sonido.
La intensidad del sonido se mide en una
unidad llamada BEL, en la práctica se
usa el decibel.
1 dB = 0,1 Bel
Cuando la intensidad del sonido es muy
alta y muy desagradable, puede hasta
producir sensaciones de dolor, a este
punto se le denomina “Umbral del dolor”
INTENSIDAD DE SONIDO DE DIFERENTES FUENTES (en dB)
Umbral de audición
0
Susurro, respiración normal, pisadas suaves
10
Rumor de las hojas en el campo al aire libre
20
Murmullo, oleaje suave en la costa
30
Biblioteca, habitación en silencio
40
Tráfico ligero, conversación normal
50
Oficina grande en horario de trabajo
60
Un sonido de 70 dB produce efectos
psicológicos negativos en tareas que requieren
concentración y atención, mientras que entre 80
y 90 dB puede producir reacciones de estrés,
cansancio y alteración del sueño.
Umbral del dolor 120 dB
Los ruidos superiores a los 120 dB entran en el
denominado “umbral del dolor”, es decir, son ruidos
insoportables que provocan sensación de dolor en
el oído humano.
INTENSIDAD DE SONIDO DE DIFERENTES FUENTES
Umbral de audición
0
Conversación en voz muy alta, gritería, tráfico
intenso de ciudad
70
Timbre, camión pesado moviéndose
80
Aspiradora funcionando, maquinaria de una
fábrica trabajando
90
Banda de música rock
100
Bocina de un auto, explosión de petardos o
cohetes empleados en pirotecnia
110
Ipod en su máxima intensidad permitida
105
Martillo neumático (de aire)
130
Avión de reacción durante el despegue
150
Motor de un cohete espacial durante el despegue
180
TIMBRE:
El timbre es la cualidad del sonido
que nos permite distinguir entre dos
sonidos de la misma intensidad y
altura. Podemos así distinguir si una
nota ha sido tocada por una trompeta
o un violín. Esto se debe a que todo
sonido musical es un sonido complejo
que puede ser considerado como una
superposición de sonidos simples.
Si a y b representan dos sonidos
La intensidad del sonido a es mayor que
la intensidad del sonido b
TIPOS DE SONIDOS
SÓNICOS
INFRASÓNICOS
ULTRASÓNICOS
Sonidos Sónicos: Todos aquellos
sonidos que somos capaces de
escuchar, se denominan sonidos
sónicos
Estos sonidos tienen una frecuencia
comprendida en el rango de 20htz a
20000htz (veinte a veinte mil hertz).
En otras palabras, son los sonidos
audibles al ser humano.
Sonidos
Infrasónicos:
los
cuales
podemos definirlos como las vibraciones
de presión cuya frecuencia es inferior a
la que el oído humano puede percibir; es
decir entre 0 y 20 Hz. Pero, debido a
que la mayoría de los aparatos electroacústicos utilizan una frecuencia entre
20 y 30 Hz, consideraremos también
como infrasonidos a toda vibración con
una frecuencia por debajo de los 30 Hz.
Sonidos Ultrasónicos: son aquellas
ondas sonoras cuya frecuencia es
superior al margen de audición humano,
es decir, 20 Khz (20000 hz).
aproximadamente.
Las
frecuencias
utilizadas en la práctica pueden llegar,
incluso, a los gigahertzios. En cuanto a
las longitudes de onda, éstas son del
orden de centímetros para frecuencias
bajas y del orden de micras para altas
frecuencias.
Los murciélagos en sus vuelos
nocturnos se guían con los
ultrasonidos para no chocar contra
los objetos que se encuentran a su
paso.
¿A QUE SE LLAMA EXPLOSIÓN
SÓNICA?
Potente estallido que producen los
aviones rápidos cuando alcanzan la
velocidad del sonido, consiste en la
propagación de vibraciones sonoras muy
enérgicas, concentradas en un estrecho
haz que, si se encuentra orientado hacia
algún edificio, puede provocar la ruptura
de los cristales de las ventanas y
escaparates.
PROPIEDADES DEL SONIDO
¿QUE ES ECO?
Un eco es una onda sonora reflejada.
Normalmente, el eco es más débil que el
sonido original porque no todas las ondas se
reflejan, algunas de ellas se pierden, y por lo
tanto pierden energía.
Generalmente, los ecos escuchados en las
montañas se producen cuando las ondas
sonoras rebotan en grandes superficies. Dando
golpecitos en un tubo metálico pegado al oído
también pueden escucharse ecos.
¿QUE ES REVERBERACIÓN?
La reverberación es la suma total de las
reflexiones del sonido que llegan al lugar del
oyente en diferentes momentos del tiempo.
Auditivamente se caracteriza por una
prolongación, a modo de "cola sonora", que se
añade al sonido original.
VELOCIDAD DEL SONIDO
Se midió por primera vez en el siglo XVII
disparando un cañón situado a 20 km de un
observador.
Este midió el tiempo transcurrido entre el
fogonazo y la percepción de estallido.
Velocidad de propagación del sonido
• La velocidad del
sonido depende del
medio en que se
mueve. A mayor
temperatura la
rapidez es mayor, y a
mayor densidad del
medio mayor rapidez
de propagación. En el
agua el sonido se
propaga mucho más
rápido que en el aire.
Medio de
propagación
Velocidad del
Sonido [m/s]
Aire a 20 ºC
340
Agua
1500
Cobre
3500
Acero
5000
Recuerda, la velocidad del sonido (y
de cualquier onda) cambia al pasar de
un medio a otro, pero su frecuencia
no cambia.
Por ejemplo, si el sonido pasa del aire
al agua, su velocidad aumenta pero su
frecuencia se mantiene
El Efecto Doppler
El efecto Doppler recibe este nombre en honor al científico
austríaco Christian Doppler ( 1803 – 1853 ).
Este efecto se refiere a la variación de frecuencia de una
onda percibida por un observador debido a su propio
movimiento o por el movimiento de la fuente emisora de la
onda.
Escucho la
frecuencia f1
En éste caso el sonido de
la bocina se escucha en
forma normal
El auto y el niño se
encuentran en reposo
Escucho la
frecuencia
f2>f1
El auto se acerca al niño con
velocidad y el niño se
encuentra en reposo
El niño escucha el sonido de la
bocina más agudo
Escucho la
frecuencia
f3<f1
El auto se aleja del niño con
velocidad y el niño se
encuentra en reposo
El niño escucha el sonido de la
bocina más grave
Cuando se rompe la barrera del sonido
Lo siento, estoy
superando la
rapidez del sonido !!!!!
¿Qué es éste
estruendo?
Cuando la velocidad del objeto se iguala a la del sonido, observamos cómo
en el morro del objeto se forma un frente de muchas ondas "apelotonadas".
Como el sonido no es más que una onda de presión, tenemos una zona de
presión muy alta en el morro. Esa onda, que está estacionaria en el morro
del objeto, hace que sea difícil aumentar la velocidad. Por eso se llama la
"barrera del sonido":
http://personales.ya.com/remocpi/doppler5.gif
Y, por último, nuestro objeto es supersónico. En esta
imagen se muestra el objeto moviéndose a Mach 1,4 (la
velocidad del sonido se denomina Mach 1. Si fuéramos a la
mitad de la velocidad del sonido iríamos a Mach 0,5).
Obsérvese el cono de Mach que deja tras de sí nuestro
objeto. Ese cono está formado por una onda de alta
presión. Cuando se trata de un objeto en el aire, como el
sonido no es más que una variación de la presión del aire,
el cono es en realidad un sonido muy intenso (el sonic
boom, que le llaman en inglés, o el estallido sónico). Como
nuestro objeto del ejemplo es un punto, sólo hay un
estallido. Pero si fuera un objeto extenso (un avión, por
ejemplo), habría dos o más conos, como mínimo el del
morro y el de la cola. Esto puede apreciarse en la siguiente
imagen de un coche a reacción, superando la velocidad del
sonido en uno de los lagos secos de Utah: